- Szerkezet
- Elnevezéstan
- Tulajdonságok
- Fizikai állapot
- Molekuláris tömeg
- Olvadáspont
- Sűrűség
- Oldhatóság
- Kémiai tulajdonságok
- Egyéb fizikai tulajdonságok
- beszerzése
- Alkalmazások
- - BN vékony fóliák felhasználása
- - BN nanocsövek felhasználása
- Orvosi alkalmazásokban
- Érzékelőkként
- A BN anyagok lehetséges toxicitása
- Irodalom
A bór-nitrid egy szervetlen szilárd anyag, amelyet egy (B) bór-atom és N (nitrogén) atomjának egyesítése képez. Kémiai képlete BN. Fehér szilárd anyag, amely nagyon ellenálló a magas hőmérsékleten, és jó hővezető. Például laboratóriumi tégelyek előállítására használják.
A bór-nitrid (BN) sok savnak ellenálló, azonban bizonyos gyengesége van a hidrogén-fluorid és az olvadt bázisok támadására. Ez egy jó villamos szigetelő.
A bór-nitrid (BN) szerkezete. Akeramop. Forrás: Wikimedia Commons.
Különböző kristályszerkezetekben nyerik, amelyek közül a legfontosabbak a hatszögletű és a köbös. A hatszögletű szerkezet hasonlít a grafitra és csúszós, ezért használják kenőanyagként.
A köbös felépítés csaknem olyan kemény, mint a gyémánt, és vágószerszámok készítésére, valamint más anyagok szilárdságának javítására használják.
A bór-nitrid előállíthat mikroszkopikus (rendkívül vékony) csöveket, úgynevezett nanocsöveket, amelyek gyógyászati alkalmazásra alkalmasak, például a test belsejében történő szállításra és gyógyszerek felszabadítására a rákos daganatok ellen.
Szerkezet
A bór-nitrid (BN) olyan vegyület, amelyben a bór- és a nitrogénatomok kovalensen kapcsolódnak hármas kötéssel.
Egy izolált bór-nitrid molekula bór- és nitrogénatomot hármas kötéssel kapcsol össze. Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.
A szilárd fázisban a BN azonos számú bór- és nitrogénatomból áll, 6 tagú gyűrűk formájában.
BN gyűrű rezonanszerkezete. Szerző: Teachi. Forrás: Wikimedia Commons.
A BN négy kristályos formában létezik: hatszögletű (h-BN) hasonló a grafithoz, köbös (c-BN) hasonló a gyémánthoz, rombométer (r-BN) és wurtzit (w-BN).
A h-BN szerkezete hasonló a grafit szerkezetéhez, azaz hatszögletű gyűrűk síkjai váltakoznak, bór- és nitrogénatomokkal.
Szerkezet különálló hexagonális bór-nitrid síkok formájában. Benjah-bmm27. Forrás: Wikimedia Commons.
A h-BN síkjai között nagy a távolság, ami azt sugallja, hogy csak a van der Waals erők egyesítik őket, amelyek nagyon gyenge vonzóerők és a síkok könnyen átcsúszhatnak egymás felett.
Ezért a h-BN krémes tapintású.
A köbös BN c-BN szerkezete hasonló a gyémánthoz.
A köbös bór-nitrid (bal) és a hatszögletű (jobb) összehasonlítása. -tól: Benutzer: Oddball, vektor verzió: chris 論. Forrás: Wikimedia Commons.
Elnevezéstan
Bór-nitrid
Tulajdonságok
Fizikai állapot
Zsíros, fehér szilárd anyag vagy csúszós.
Molekuláris tömeg
24,82 g / mol
Olvadáspont
Sublimálódik körülbelül 3000 ° C-on.
Sűrűség
Hex BN = 2,25 g / cm 3
Cubic BN = 3,47 g / cm 3
Oldhatóság
Kissé oldódik forró alkoholban.
Kémiai tulajdonságok
A nitrogén és a bór közötti szoros kötés (hármas kötés) miatt a bór-nitrid nagy ellenállással rendelkezik a kémiai támadásokkal szemben és nagyon stabil.
Nem oldódik savak, például sósav HCI, salétromsav HNO 3, és a kénsav H 2 SO 4. De oldódik olvadt bázisokban, például lítium-hidroxid-LiOH-ban, kálium-hidroxid-KOH-ban és nátrium-hidroxid-NaOH-ban.
A legtöbb fémmel, poharakkal vagy sókkal nem reagál. Időnként a H 3 PO 4 foszforsavval reagál. Magas hőmérsékleten képes ellenállni az oxidációnak. A BN stabil a levegőben, de vízben lassan hidrolizálódik.
BN megtámadja fluor gáz F 2 és hidrogén-fluorid által HF.
Egyéb fizikai tulajdonságok
Magas hővezető képességgel, magas hőstabilitással és nagy elektromos ellenállású, azaz jó hőszigetelő anyag. Nagy felületű.
A H-BN (hatszögletű BN) egy tapintással nem változó szilárd anyag, hasonlóan a grafithoz.
A h-BN magas hőmérsékleten és nyomáson történő hevítésekor c-BN köbös alakúvá alakul, amely rendkívül kemény. Egyes források szerint képes megkarcolni a gyémántot.
A BN-alapú anyagok képesek abszorbeálni a szervetlen szennyeződéseket (például nehézfém-ioneket) és a szerves szennyező anyagokat (például festékeket és gyógyszermolekulákat).
A szorpció azt jelenti, hogy kölcsönhatásba lép velük, és felszívhatja vagy felszívhatja őket.
beszerzése
A h-BN port úgy állítjuk elő bór-trioxid B 2 O 3 vagy bórsavat H 3 BO 3 ammóniával NH 3 vagy urea NH 2 (CO) NH 2 nitrogén atmoszférában N 2.
A BN szintén előállítható a bór ammóniával nagyon magas hőmérsékleten történő reagáltatásával.
Előállításának másik módja a diborán B 2 H 6 és az NH 3 ammónia inert gáz felhasználásával és magas hőmérsékleten (600-1080 ° C):
B 2 H 6 + 2 NH 3 → 2 BN + 6 H 2
Alkalmazások
A H-BN (hatszögletű bór-nitrid) tulajdonságainak alapján számos fontos felhasználási területtel rendelkezik:
- Szilárd kenőanyag
-A kozmetikumok adalékanyaga
-Magas hőmérsékletű elektromos szigetelők
-Tégelyek és reakcióedények
-Formákban és párologtató edényekben
-Hidrogén tárolására
-Katalízis
-A szennyvíz szennyeződéseinek adszorbeálása
Köbös bór-nitrid (c-BN) keménységének szinte a gyémánt keménységére vonatkozik:
-Vágószerszámok kemény vasfémek, például kemény ötvözött acél, öntöttvas és szerszám acélok megmunkálására
-A többi kemény anyag, például bizonyos vágószerszámokhoz használt kerámia keménységének és kopásállóságának javítása.
Egyes vágószerszámok tartalmazhatnak bór-nitridet, hogy megnövelt keménységet biztosítsanak. Szerző: Michael Schwarzenberger. Forrás: Pixabay.
- BN vékony fóliák felhasználása
Nagyon hasznosak a félvezető eszközök technológiájában, amelyek az elektronikus berendezések alkotóelemei. Szolgálnak például:
-Sík diódák készítéséhez; A diódák olyan eszközök, amelyek lehetővé teszik, hogy az elektromosság csak egy irányban áramolhasson
-Fém-szigetelő-félvezető memória diódákban, például Al-BN-SiO 2 -Si
- Integrált áramkörökben feszültséghatárolóként
-Az anyagok keménységének növelése
- Egyes anyagok védelme az oxidációtól
-A sokféle eszköz kémiai stabilitásának és elektromos szigetelésének javítása
-Vékony film kondenzátorok
Néhány dióda és kondenzátor tartalmazhat bór-nitridet. Szerző: Sinisa Maric. Forrás: Pixabay.
- BN nanocsövek felhasználása
A nanocsövek olyan szerkezetek, amelyek molekuláris szinten csövek alakúak. Olyan kicsi csövek, hogy csak speciális mikroszkópokkal láthatók.
Itt található a BN nanocsövek néhány jellemzője:
- Nagyon hidrofób, vagyis taszítják a vizet
- Nagyon ellenállnak az oxidációnak és a hőnek (akár 1000 ° C-ig is képesek ellenállni az oxidációnak)
-Minden magas hidrogén-tároló kapacitást mutatnak
-Absorb sugárzás
- Nagyon jó elektromos szigetelők
- Nagy hővezető képességük van
-Magas hőmérsékleten kiválóan ellenáll az oxidációnak, azt jelenti, hogy felhasználhatók a felületek oxidációs stabilitásának fokozására.
-Hidrofób jellegük miatt felhasználhatók szuper-hidrofób felületek előállítására, vagyis nincs affinitása a vízhez és a víz nem hatol be rajtuk.
-BN nanocsövek javítják bizonyos anyagok tulajdonságait, például használják az üveg keménységének és törésállóságának növelésére.
Bór-nitrid nanocsövek mikroszkóp alatt megfigyelt. Keun Su Kim et al.. Forrás: Wikimedia Commons.
Orvosi alkalmazásokban
A BN nanocsöveket hordozóként tesztelték rákos gyógyszerek, például doxorubicin esetében. Az ezekkel az anyagokkal készített bizonyos készítmények növelik az említett gyógyszerrel végzett kemoterápia hatékonyságát.
Több tapasztalat szerint a BN nanocsövek képesek új gyógyszerek szállítására és megfelelő felszabadítására.
A BN nanocsövek polimer biológiai anyagokban történő felhasználását megvizsgálták azok keménységének, lebomlási sebességének és tartósságának növelése érdekében. Ezek olyan anyagok, amelyeket például ortopédiai implantátumokhoz használnak.
Érzékelőkként
A BN nanocsöveket új eszközök építésére használták a nedvesség, a szén-dioxid CO 2 kimutatására és a klinikai diagnosztikára. Ezek az érzékelők gyors reakciót és rövid helyreállítási időt mutattak.
A BN anyagok lehetséges toxicitása
Van némi aggodalom a BN nanocsövek lehetséges toxikus hatásaival kapcsolatban. Nincs egyértelmű konszenzus citotoxicitásukról, mivel egyes vizsgálatok azt mutatják, hogy toxikusak a sejtekre, míg mások ellenkezőleg.
Ennek oka a víz hidrofób képessége vagy a vízben való oldhatatlansága, mivel megnehezíti a biológiai anyagokkal kapcsolatos vizsgálatok elvégzését.
Egyes kutatók a BN nanocsövek felületét más vegyületekkel vonják be, amelyek elősegítik a vízben való oldhatóságot, de ez nagyobb bizonytalanságot adott a tapasztalatok során.
Bár a legtöbb tanulmány rámutat arra, hogy a szervezet toxicitási szintje alacsony, a becslések szerint pontosabb vizsgálatokat kell végezni.
Irodalom
- Xiong, J. és mtsai. (2020). Hatszögletű bór-nitrid adszorbens: szintézis, teljesítmény-szabás és alkalmazások. Journal of Energy Chemistry 40 (2020) 99-111. Helyreállítva az olvasó.elsevier.com webhelyről.
- Mukasyan, AS (2017). Bór-nitride. Az önterjedő magas hőmérsékleti szintézis rövid ismertetője. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Kalay, S. és munkatársai. (2015). Bór-nitrid nanocsövek szintézise és alkalmazásuk. Beilstein J. Nanotechnol. 2015, 6, 84-102. Helyreállítva az ncbi.nlm.nih.gov webhelyről.
- Arya, SPS (1988). Bór-nitrid vékony filmek előállítása, tulajdonságai és felhasználása. Thin Solid Films, 157, 267-282 (1988). Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Zhang, J. és mtsai. (2014). Köbös bór-nitrid-tartalmú kerámia mátrix kompozitok szerszámok vágásához. Előre a kerámia mátrix kompozitokban. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről.
- Cotton, F. Albert és Wilkinson, Geoffrey. (1980). Fejlett szervetlen kémia. Negyedik kiadás. John Wiley & Sons.
- Sudarsan, V. (2017). Anyagok ellenséges kémiai környezethez. Anyagokban extrém körülmények között. Helyreállítva a sciencedirect.com webhelyről
- Dean, JA (szerkesztő) (1973). Lange kémiai kézikönyve. McGraw-Hill Company.
- Mahan, BH (1968). Egyetemi kémia. Fondo Educativo Interamericano, SA